Estudo Exploratório sobre a Utilização do RCCTE na Avaliação do Desempenho Passivo de Edifícios Residenciais Mestrado Integrado em Engenharia Mecânica.

Apresentação em tema: "Estudo Exploratório sobre a Utilização do RCCTE na Avaliação do Desempenho Passivo de Edifícios Residenciais Mestrado Integrado em Engenharia Mecânica."— Transcrição da apresentação:

1 Estudo Exploratório sobre a Utilização do RCCTE na Avaliação do Desempenho Passivo de Edifícios Residenciais Mestrado Integrado em Engenharia Mecânica Autor: Helder Filipe Duarte Ferreira Orientação: Prof. Vítor Leal Prof. Eduardo de Oliveira Fernandes Prof. Manuel Dias de Castro

2 Mestrado Integrado em Engenharia Mecânica
Objectivos Estudo Exploratório sobre a Utilização do RCCTE na Avaliação do Desempenho Passivo de Edifícios Residenciais Estudar a relação entre as necessidades de aquecimento determinadas por intermédio do RCCTE (método simplificado) e do ESP-r (método detalhado); Estudar a relação entre as necessidades de arrefecimento determinadas por intermédio do RCCTE (método simplificado) e do ESP-r (método detalhado); Estudar a relação entre o desempenho aferido em regime condicionado por intermédio do ESP-r e o desempenho aferido por simulação detalhada em "free float" (ESP-r); Estudar a relação entre o desempenho aferido em regime condicionado por intermédio do RCCTE e o desempenho aferido por simulação detalhada em "free float" (ESP-r); Clarificar que níveis de requisitos permitem prescindir sistemas mecânicos de arrefecimento; Mestrado Integrado em Engenharia Mecânica

3 Mestrado Integrado em Engenharia Mecânica
Metodologia Estudo Exploratório sobre a Utilização do RCCTE na Avaliação do Desempenho Passivo de Edifícios Residenciais Aplicar o RCCTE a cada caso de estudo, para determinar os principais índices térmicos: Necessidades nominais de energia útil para aquecimento; Necessidades nominais de energia útil para arrefecimento; Produção de águas quentes sanitárias; Necessidades globais de energia primária; Analisar cada edifício com o software de simulação dinâmica ESP-r; Análise do edifício em regime condicionado; Análise do edifício em regime de flutuação livre de temperaturas; Implementar uma rede de escoamento dinâmica de ar para permitir ventilação natural dinâmica; Aplicar a norma ASHRAE ; Compilar os resultados de todos os casos de estudo com vista a estabelecer as relações pretendidas; Concluir e discutir os resultados perante os objectivos definidos; Mestrado Integrado em Engenharia Mecânica

4 Caso de estudo nº1: habitação unifamiliar
Mestrado Integrado em Engenharia Mecânica

5 Habitação Unifamiliar
Breve Apresentação e Caracterização Habitação Unifamiliar Habitação unifamiliar de tipologia T3 Localização no concelho de Marco de Canaveses Zona climática I2-V2 Norte Pé direito de 2.4 m, em ambos os pisos Área útil de pavimento – m2 Planta do rés-do-chão da habitação Planta do 1º andar da habitação Mestrado Integrado em Engenharia Mecânica

6 Aplicação do RCCTE: Resultados
Necessidades de Aquecimento Necessidades de Arrefecimento Aplicação do RCCTE: Resultados Energia útil a fornecer à fracção autónoma para manter no seu interior a temperatura de referência de 20 °C; Determinadas a partir das folhas de cálculo para a estação de aquecimento FCIV.1a a FCIV.1f e FCIV.2: Energia útil a retirar à fracção autónoma para manter no seu interior a temperatura de referência de 25 °C; Determinadas a partir das folhas de cálculo para a estação de arrefecimento FCV.1a a FCV.1g: NIC [kWh/m2.ano] NI 79.91 90.11 NVC [kWh/m2.ano] NV 2.25 18.0 CUMPRE CUMPRE Mestrado Integrado em Engenharia Mecânica

7 Modelo de Simulação em ESP-r
Modelo de Simulação Detalhado do Edifício em ESP-r Modelo de Simulação em ESP-r Mestrado Integrado em Engenharia Mecânica

8 Resultados da Simulação
Simulação em regime condicionado Resultados da Simulação Adoptado no modelo de simulação o valor da taxa de renovação horária nominal determinada na aplicação do RCCTE – rph = 1.10 Análise mensal das necessidades energéticas de aquecimento e arrefecimento: Mestrado Integrado em Engenharia Mecânica

9 Modelo de Simulação em ESP-r
Simulação em free float com network flow Modelo de Simulação em ESP-r Alterações no modelo de simulação, para obter uma maior aproximação do modelo de simulação à realidade, do ponto de vista da distribuição do ar incluindo a ventilação natural; Mestrado Integrado em Engenharia Mecânica

10 Modelo de Simulação em ESP-r
Estudo das Infiltrações Modelo de Simulação em ESP-r Variação da área das aberturas e da espessura das frinchas - renovação mínima de 0,6 rph; Cozinha: Aberturas exteriores activas durante o Verão Quarto: Mestrado Integrado em Engenharia Mecânica

11 Resultados da Simulação
Temperaturas Interiores Resultados da Simulação Análise do comportamento do edifício em regime de free float: Avaliar a evolução da temperatura interior Tméd =14.6 °C Mestrado Integrado em Engenharia Mecânica

12 Mestrado Integrado em Engenharia Mecânica
Aplicação da Norma ASHRAE Norma ASHRAE Calcular a % de horas da estação de aquecimento e da estação de arrefecimento que cumprem os requisitos de conforto térmico: Cozinha Sala Quarto T> Tmin T <Tmáx 51.9 % 96.6 % 25.4 % 100.0 % 26.3 % 99.5 % Mestrado Integrado em Engenharia Mecânica

13 Caso de Estudo nº2 – Edifício de Apartamentos
Mestrado Integrado em Engenharia Mecânica

14 Edifício de Apartamentos
Breve apresentação e caracterização Edifício de Apartamentos Caracterização: Análise do piso 0; Um piso constituído por 4 fracções autónomas: 2 de tipologia T1; 2 de tipologia T2; Localizado em Lisboa (zona climática I1 – V2); Mestrado Integrado em Engenharia Mecânica

15 Edifício de Apartamentos
Breve apresentação e caracterização Edifício de Apartamentos Planta do piso do Edifício a analisar: Mestrado Integrado em Engenharia Mecânica

16 Modelo de Simulação em ESP-r
Modelo de Simulação Detalhado do Edifício em ESP-r Modelo de Simulação em ESP-r Mestrado Integrado em Engenharia Mecânica

17 Modelo de Simulação em ESP-r
Simulação em free float com network flow Modelo de Simulação em ESP-r Alterações no modelo de simulação, para obter uma maior aproximação do modelo de simulação à realidade, do ponto de vista da distribuição do ar incluindo ventilação natural dinâmica; Frincha Abertura Controlada Abertura Fixa Mestrado Integrado em Engenharia Mecânica

18 Resultados da Simulação
Temperaturas Interiores – Fracção Autónoma T1-A Resultados da Simulação Análise do comportamento do edifício em regime de free float: Tméd = 16.0 °C Cozinha Sala Quarto T> Tmin T <Tmáx 66.2 % 83.2 % 28.0 % 99.8 % 22.3 % 99.9 % Mestrado Integrado em Engenharia Mecânica

19 Caso de Estudo nº3 – Moradia geminada
Mestrado Integrado em Engenharia Mecânica

20 Mestrado Integrado em Engenharia Mecânica
Breve Apresentação e Caracterização Moradia Geminada Moradia geminada de tipologia T3; Localização no concelho do Porto; Zona climática I2-V1 Norte Área útil de pavimento – m2 Pé direito de 2.4 m, em ambos os pisos Planta do rés-do-chão Planta do 1º andar Mestrado Integrado em Engenharia Mecânica

21 Aplicação do RCCTE: Resultados
Necessidades de Aquecimento Necessidades de Arrefecimento Aplicação do RCCTE: Resultados Energia útil a fornecer à fracção autónoma para manter no seu interior a temperatura de referência de 20 °C; Determinadas a partir das folhas de cálculo para a estação de aquecimento FCIV.1a a FCIV.1f e FCIV.2: Energia útil a retirar à fracção autónoma para manter no seu interior a temperatura de referência de 25 °C; Determinadas a partir das folhas de cálculo para a estação de arrefecimento FCV.1a a FCV.1g: NIC [kWh/m2.ano] NI 37.57 68.10 NVC [kWh/m2.ano] NV 1.98 16.0 CUMPRE CUMPRE Mestrado Integrado em Engenharia Mecânica

22 Modelo de Simulação em ESP-r
Modelo de Simulação Detalhado do Edifício em ESP-r Modelo de Simulação em ESP-r Mestrado Integrado em Engenharia Mecânica

23 Modelo de Simulação em ESP-r
Simulação em free float com network flow Modelo de Simulação em ESP-r Alterações no modelo de simulação, para obter uma maior aproximação do modelo de simulação à realidade, do ponto de vista da distribuição do ar; Frincha Abertura Controlada Abertura Fixa Mestrado Integrado em Engenharia Mecânica

24 Resultados da Simulação
Temperaturas Interiores Resultados da Simulação Análise do comportamento do edifício em regime de free float: Tméd = 15.0 °C Cozinha Sala Quarto T> Tmin T <Tmáx 53.5 % 97.6 % 20.6 % 100.0 % 27.9 % Mestrado Integrado em Engenharia Mecânica

25 Caso de Estudo nº4 – Variante eficiente da Moradia geminada
Mestrado Integrado em Engenharia Mecânica

26 Modelo de Simulação em ESP-r
Modelo de Simulação Detalhado do Edifício em ESP-r Modelo de Simulação em ESP-r Alterações relativamente ao modelo do caso de estudo anterior: Fachada principal da moradia geminada orientada a Sul; Maximização da área envidraçada orientada a Sul; Mestrado Integrado em Engenharia Mecânica

27 Resultados da Simulação
Temperaturas Interiores Resultados da Simulação Análise do comportamento do edifício em regime de free float: Tméd = 16.3 °C Cozinha Sala Suite Quarto T> Tmin T <Tmáx 68.3 % 98.6 % 88.6 % 100.0 % 89.9 % 99.7 % 20.0 % Mestrado Integrado em Engenharia Mecânica

28 Análise de resultados & Conclusões
Mestrado Integrado em Engenharia Mecânica

29 Análise de Resultados Estação de aquecimento em regime condicionado
Relação entre as necessidades de aquecimento determinadas por intermédio do RCCTE e do ESP-r; Relação linear significativa, com clara proporcionalidade directa; Potenciais diferenças dos resultados: Efeitos dinâmicos e de armazenamento relacionados com os ganhos solares e ganhos internos; Transferência de calor pela envolvente opaca em contacto com o exterior; RCCTE sobrestima as necessidades de aquecimento ≈ 17 % Mestrado Integrado em Engenharia Mecânica

30 Análise de Resultados Estação de arrefecimento em regime condicionado
Relação entre as necessidades de arrefecimento determinadas por intermédio do RCCTE e do ESP-r; Relação linear forte, com clara proporcionalidade directa; Potenciais diferenças de resultados: Efeitos dinâmicos e de armazenamento relacionados com os ganhos solares e ganhos internos; Transferência de calor pela envolvente opaca em contacto com o exterior; RCCTE sobrestima as necessidades de arrefecimento ≈ 73 % Mestrado Integrado em Engenharia Mecânica

31 Mestrado Integrado em Engenharia Mecânica
% horas de conforto vs NIC do ESP-r % horas de conforto vs NIC do RCCTE Análise de Resultados Relação entre as necessidades de aquecimento determinadas a partir do ESP-r e a % de horas de conforto também determinadas a partir do ESP-r. Relação linear moderada; Recta de regressão com proporcionalidade inversa; Qualidade do grau de ajuste de 67 %; Relação entre as necessidades de aquecimento determinadas a partir do RCCTE e a % de horas de conforto determinadas a partir do ESP-r. Relação linear fraca; Recta de regressão com proporcionalidade inversa; Qualidade do grau de ajuste de 46 %; Mestrado Integrado em Engenharia Mecânica

32 Mestrado Integrado em Engenharia Mecânica
% horas de conforto vs NVC do ESP-r % horas de conforto vs NVC do RCCTE Análise de Resultados Relação entre as necessidades de arrefecimento determinadas a partir do ESP-r e a % de horas de conforto também determinadas a partir do ESP-r. Relação linear relativamente moderada; Recta de regressão com proporcionalidade inversa; Coeficiente de determinação de 61 %; Elevada % de horas que cumprem os requisitos de conforto, sempre > 96 %; Relação entre as necessidades de arrefecimento determinadas a partir do RCCTE e a % de horas de conforto determinadas a partir do ESP-r. Recta de regressão com declive quase nulo; Na prática verifica-se uma relativa independência entre o NVC do RCCTE e a % de horas de conforto ( > 96%); Não existe relação linear estatisticamente significativa; Mestrado Integrado em Engenharia Mecânica

33 Mestrado Integrado em Engenharia Mecânica
Conclusões Estudo Exploratório sobre a Utilização do RCCTE na Avaliação do Desempenho Passivo de Edifícios Residenciais Obteve-se uma relação linear significativa entre as necessidades de aquecimento determinadas por intermédio do RCCTE e do ESP-r; RCCTE sobrestima as necessidades de aquecimento em ≈ 17 %; Obteve-se uma relação linear forte entre as necessidades de arrefecimento determinadas por intermédio do RCCTE e do ESP-r; RCCTE sobrestima as necessidades de arrefecimento em ≈ 73 %; Obteve-se uma relação linear moderada entre as necessidades de aquecimento determinadas a partir do ESP-r e a % de horas de conforto (ESP-r); Obteve-se uma relação linear relativamente fraca entre as necessidades de aquecimento determinadas a partir do RCCTE e a % de horas de conforto; Obteve-se uma relação linear moderada entre as necessidades de arrefecimento determinadas a partir do ESP-r e a % de horas de conforto (ESP-r); Estes casos de estudo não permitiram obter uma relação linear entre as necessidades de arrefecimento determinadas a partir do RCCTE e a % de horas de conforto (ESP-r); Devido ao baixo nº de horas de conforto durante a estação de aquecimento conclui-se que nestes casos os sistemas de aquecimento são necessários para manter o edifício mais tempo com conforto térmico; Durante a estação de arrefecimento, conclui-se que a abertura de janelas nos períodos correctos, tende a ser suficiente para promover o arrefecimento do edifício, sem recorrer a equipamentos de ar condicionado; Mestrado Integrado em Engenharia Mecânica

34 Mestrado Integrado em Engenharia Mecânica
FIM Mestrado Integrado em Engenharia Mecânica